TECHNOLOGIE DE L'OPTIQUE GUIDEE

La lumière présente à la fois un aspect ondulatoire et un aspect corpusculaire.
Considérée sous son aspect ondulatoire, la lumière apparaît constituée d’ondes
électromagnétiques émises lors des transitions électroniques entre niveaux d’énergie des
atomes de la source (filament de tungstène, soleil, lampe tempête, diode led, laser,…). Ces
ondes se propagent dans le vide à la vitesse : c = 299792 km/s et dans la matière à une vitesse
v=c/n (1)
où n est l’indice de réfraction du milieu. La fréquence υ et la longueur d’onde λ sont
liées par la relation : λ=v/ υ (2)
soit dans le vide λ=c/ υ (3)
Une onde lumineuse monochromatique est formée d’un champ électrique et d’un
champ magnétique orthogonaux, perpendiculaires à la direction de propagation et variant
sinusoïdalement en phase. Les différents atomes de la source (hormis le cas du laser),
émettent des ondes dont les phases et les directions des champs sont indépendantes et qui pour
un même atome varient aléatoirement au cours du temps. Ces ondes ne peuvent donc être
monochromatiques. L’utilisation d’un polariseur permet d’obtenir un rayonnement dont les
champs électrique et magnétique ont une direction constante dans l’espace : l’onde est
polarisée.
L’aspect corpusculaire de la lumière ressort lors de son interaction avec la matière : la
lumière, comme d’ailleurs tout rayonnement électromagnétique, est constituée de particules
appelées photons, chacun étant le support d’une énergie élémentaire Wф= hυ, h étant la
constante de Planck, égale à 6,6256*10 -34 J.S
D’autre part, dans la matière, les électrons sont liés aux atomes et exigent pour devenir
libres, une énergie Wl qui est leur énergie de liaison. L’absorption d’un photon provoquera la
libération d’un électron à condition que
Wф ≥ Wl, soit υ≥ Wl/h ou λ≤hc/ Wl (4)
La longueur d’onde maximale susceptible de provoquer la libération d’un électron
dans un matériau donné est la longueur d’onde seuil λs=hc/ We. (5)
Soit λs (µ m)= 1,237/ We.(ev) (6)
De façon plus générale, le type de charges libérées par le rayonnement dépend de la nature du
matériau éclairé :
- paires électron-trou dans les isolants et les semi-conducteurs très purs. Fig I-3.a.
- électrons dans les semi-conducteurs dopés par les atomes donneurs Fig I-3.b.
- trous dans les semi-conducteurs dopés par les atomes accepteurs. Fig I-3.c.
Master GETEL UV Technologie de l'optique guidée Version 19/09/2007